автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Вибросепарирование зернопродуктов на вращающихся решетных барабанах

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Обзор сепарирующих машин скальператорного типа. 7 1.2.Работы по изучению движения частиц на вращающихся барабанах.

1.3.Задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССА

РЕШЕТНОГО СЕПАРИРОВАНИЯ НА БАРАБАНАХ.

2.1.Описание процесса.Основная гипотеза и допущения.

2.2.Теоретические предпосылки к исследованию движения частицы по равномерно вращающемуся барабану

2.3.Теоретические предпосылки движения частицы по вращающемуся барабану, совершающему колебания по асимметричному закону.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕПАРИРОВАНИЯ НА СКАЛЬПЕРАТОРАХ.

3.1.Задачи исследования.

3.2.Основные методические предпосылки. Общая методика обработки экспериментальных данных.

3.3.Подопытный продукт, обоснование и выбор модельных частиц.

3.4.Экспериментальная установка.

3.5.Определение нормального давления зерна на поверхность барабана.

3.5.1.Измерительные устройства и приборы.

3.5.2.Методика экспериментов и обработки экспериментальных данных.

3.5.3.Результаты экспериментов.

3.6.Исследование движения частиц по барабану с равномерным и вибрационным вращением.

3.6.1.Измерительные устройства и приборы.

3.6.2.Методика экспериментов и обработки экспериментальных данных.

3.6.3.Результаты экспериментов.

3.7.Определение эффективности сепарирования и выбор оптимальных конструктивных и кинематических параметров скальператоров.

3.7.1.Методика экспериментов и обработки экспериментальных данных.

3.7.2.Результаты экспериментов и выбор оптимальных конструктивных и кинематических параметров. .• • •

3.8.Производственные испытания экспериментального образца скальператора.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1.Рекомендации к проектированию скальператоров.

4.2.Методика определения основных параметров процесса очистки зерна на решетном барабане скальператора.

4.3.Предложения по применению нового вибрационного скальператора.

ХХУ1-М съездом КПСС определено, что "главная задача одинад-цатой пятилетки . состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей" /I/. Решение этой задачи, в частности, связано с выполнением "Продовольственной программы СССР на период до 1990 года", принятой на Майском 1982 года Пленуме ЦК КПСС. К 1990 году намечается увеличить среднегодовое производство зерна до 250-255 млн. тонн. В продовольственной программе отмечается, что часто "узким местом становится не производство, а хранение и переработка продукции". Для пищевых отраслей промышленности. выделяется на десятилетие. оборудования на сумму 15-17 млрд. рублей", ставится задача "выпуска высокопроизводительного современного комплектного оборудования" для зерноперерабатывающих предприятий /3/.

Сепарирующие машины занимают важное место в переработке зерна: велик удельный вес сепараторов в оборудовании зерноперерабатывающих предприятий, эффективность их работы существенно влияет на выход и качество готовой продукции. Предварительную очистку зерна от грубых и крупных примесей часто выполняют на скальперато-рах - машинах, в которых исходная смесь подается через питающий лоток на внешнюю решетную поверхность равномерно вращающегося цилиндрического барабана.

Основным недостатком работы применяемых в настоящее время скальператоров является высокое содержание годного зерна в отходах, что объясняется уносом в сход проходовых частиц /зерен/, транспортируемых перемычками между отверстиями решетного барабана и сцепленных с крупными и грубыми примесями, идущими сходом. "Правилами организации и ведения технологического процесса на мельницах" /77/ содержание полноценного зерна в отходах при всех видах очистки регламентируется - не более 2 % от массы отходов. В действительности на предприятиях при очистке зерна «а скальператорах эта норма, как правило, не выполняется из-за их низкой эффективности.

В качестве способа интенсификации просеивающей способности скальператорного барабана предлагается сообщить его решетной поверхности высокочастотные колебания, увеличивающие подвижность частиц продукта на рабочей поверхности и вероятность просеивания про-ходовых частиц. Для этой цели на кафедре теории механизмов и машин МТИПП совместно с Горьковским отделением ВНИЭКИПродмаш разработан новый вибрационный привод для вращающихся рабочих органов сепарирующих машин, позволяющий сообщить решетному барабану вращение со средней угловой скоростью Я и наложенными вращательными колебаниями.

В настоящее время во МТИПП проводятся работы по созданию нового скальператора с вибрационным приводом для предварительной очистки зерна пшеницы от крупных и грубых примесей на мельзаводах.

Цель настоящей работы - совершенствование процесса сепарирования зерна на скальператорах.

Новые научные результаты, выносимые на защиту, заключаются в следующем:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена математическая модель движения частицы по поверхности барабана, совершающего вращательные колебания по асимметричному закону;

- доказана эффективность наложения колебаний на вращающееся цилиндрическое решето для интенсификации процесса просеивания;

- теоретически установлена и экспериментально подтверждена возможность увеличения дуги просеивания путем уменьшения угла подвода питающего лотка к барабану;

- определены оптимальные кинематические и конструктивные параметры, которые реализованы при создании нового скальператора с вибрационным приводом.

Работа выполнена на кафедре "Теория механизмов и машин" МТИПП и проводилась в двух направлениях. Исследование процесса сепарирования на барабанах скальператорного типа и определение оптимальных кинематических и конструктивных параметров скальператора выполнено автором. Исследование динамики вибрационного привода проведено Лон-дарским А.Ф. Работы по созданию экспериментальной установки и приборов, а также некоторые эксперименты по сопоставлению эффективности процесса при равномерном вращении барабана и при наложенных на это вращение колебаниях проведены совместно с Лондарским А.Ф.

Реализация результатов работы и их практическая полезность.

Первый экспериментальный образец скальператора с вибрационным приводом был изготовлен на Московском экспериментальном мельзаводе № 2 "Новая Победа" в 1982 году по чертежам, разработанным во МТИПП. Скальператор в ноябре 1982 года был установлен в зерноочистительном отделении мельзавода Р 2. Испытания показали работоспособность скальператора и значительное повышение технологической эффективности по сравнению с ранее использовавшимся на мельзаводе скальпера-тором с равномерным вращением барабана. Применение вибрационного скальператора уменьшает потери зерна, позволяет исключить подработку схода, а также убрать из последовательно установленного сепаратора ЗС1И-20 решета с отверстиями 6 8 мм, что обеспечивает получение значительного экономического эффекта.

По материалам диссертации опубликовано две печатные работы и сделано два сообщения на научных конференциях.

- 7

8. Результаты исследования реализованы при создании экспериментального образца нового вибрационного скальператора, испытания которого в зерноочистительном отделении мельзавода показали его высокую эффективность: содержание годного зерна в отходах снижено более чем в 10 раз. При этом достигнут 100 % эффект очистки зерна от грубых и крупных примесей, в то время как серийный скальператор выделял только грубые примеси. Результаты производственной проверки дают основания рекомендовать новый вибрационный скальператор к применению на зерноперерабатывающих предприятиях. Годовой экономический эффект от внедрения одной машины составляет 2200 рублей.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1981, 223 с.

2. Брежнев Л.И. О продовольственной программе СССР на период до 1990 года и мерах по её реализации. Доклад на Пленуме ЦК КПСС 24 мая 1982 года. Материалы Майского Пленума ЦК КПСС 1982 года.-М.: Правда, 1982, с. 5-23.

3. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по её реализации. Материалы Майского Пленума ЦК КПСС 1982 года.-М.: Правда, 1982, с. 24-75.

4. Абезгауз Г.Г. Справочник по вероятностным расчетам. -М.¡Военное изд-во Министерства, обороны СССР, 1970, 536 с.

5. Бакал С.С. Некоторые теоретические характеристики процесса сортирования сложных смесей. "Труды ВНИИЗ", № 45. -М.,1963,с. 99-130.

6. Бардышев Г.М. и др. Справочник мукомола, крупянщика, комбикорм-щика. -М.: Колос, 1973, 340 с.

7. Безручкин И.П. Зерноочистительные машины, гл.19 в кн. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин, т.2, -М.:Машиностроение, 1967, с. 617-696.

8. Влехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. -М.: Наука, 1964, 410 с.

9. Бушуев Л.П. Об устойчивости прямолинейного движения частицы по некоторой прямой во вращающейся трубе с наклонной осью. -"Известия АН СССР", ОТН, № 4. -М., 1953, с. 145-146.

10. Бушуев Н.М. Семеочистительные машины. М.-Свердловск: Матпгиз, 1962, 238 с.

11. Васильковский М.И. К теории движения зерна по внутренней поверхности вращающегося цилиндра. -"Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин", Р 4. Киев, Техника, 1974, с. 70-72.

12. Васильковский М.И. 0 просеиваемости быстроходного решета, с горизонтальной осью вращения и внутренними устройствами. -"Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин", № 3. Киев, Техщка, 1973, с. 67-70.

13. Васильковский М.И. 0 работе быстроходного цилиндрического решета. -"Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин", № I. Киев, Техн1ка, 1971, с. 51-52.

14. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. -М.: Колос, 1973, 199 с.

15. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1962, 564 с.

16. Вибрации в технике, т. 4. Вибрационные процессы и машины. -М.: Машиностроение, 1981, 509 с.

17. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. -М.: Наука, 1977, 871 с.

18. Галицкий Р.Р., Рудой М.З. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. -М.: Колос, 1967, 288 с.

19. Гладков Н.Г. Зерноочистительные машины.-М.:Машгиз,1961,386 с.

20. Гладков Н.Г. Магнитный процесс очистки зерна. В книге "Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин" подред. Горячкина В.П., т.З. -М.:Сельхозгиз, 1936, с. 745-773.

21. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика.-М.: Высшая школа, 1977, 479 с.

22. Гортинский В.В. и др. Процессы сепарирования на. зерноперера-батывающих предприятиях. М.: Колос, 1973, 295 с.

23. Гортинский В.В. и др. Процессы сепарирования на зерноперера-ба.тываюнрх предприятиях. М.: Колос, 1980, 304 с.

24. Гортинский В.В. Послойное движение продуктов измельчения зерна при сепарации на плоских ситах.-"Труды ВЫРЕЗ", вып. 42, 1963, с. 14-17.

25. Гортинский В.В., Лондарский А.Ф. Крипаков А.И. 0 новом вибрационном приводе вращающихся рабочих органов сепатрующих машин. "Труды ВНИИЗ", вып. 102. - М., 1983, с. 13-23.

26. Гортинский В.В. Теория плоских сит для сепарирования зернопродуктов. Диссертация на соискание ученой степени доктора, технических наук. - М., 1963, 301 с.

27. Горячкин В.П. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин, т.2. M.-JI.: Сельхозгиз, 1936, 536 с.

28. Григорьев С.И., Киреев М.В., Лузанов Э.М. Экспериментальное исследование возможности использования внутренней поверхности горизонтального вращающегося цилиндра для очистки и сортирования семян кукурузы.-"3аписки ЛОХИ", т.85.-Л.,1961,с.143-161.

29. Гриньков Ю.В., Черепахин М.К. Центробежно-вибрационный метод сепарации зерновых материалов.-"Механизация и электрофикация социалистического сельского хозяйства",№5.-М.,1958,с.23-25.

30. Гутер P.C., Овчинский В.Б. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта.-М.:Наука,1970, 432 с.

31. Демидович Б.П. и др. Численные методы анализа.-М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1962, 367 с.

32. Демский А.Б. и др. Справочник по оборудованию зерноперерабатьтвающих предприятий. -М.: Колос, 1980, 383 с.

33. Демин Г.С. и др. Очистка зерна на хлебоприемных предприятиях.-М.: Колос, 1968, 288 с.

34. Ерошенко Л.И. Изыскание и исследование высокопроизводительных цилиндрических решет для очистки зерна на зерноочистительно-сушильных пунктах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Л.,1974, 25 с.

35. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. -Л.:Наука, 1974, 108 с.

36. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов.-М.:Машгиз,1952, 216 с.

37. Зерно. Методы испытаний. -М., 1973, 96 с.

38. Зерно. Методы определения содержания сорной, зерновой, особо учитываемой примесей, мелких зерен и крупности. ГОСТ 13586.281, -М., 1982, 23 с.

39. Зерновые, бобовые и масличные культуры. -М.: Из л,-во стандартов, 1980, 344 с.

40. Зюлин А.Н. Исследование процесса сепарирования в условиях равномерного распределения материала по поверхности решета.-"Труды ВНИИ механизации сельского хозяйства", т.55. М., 1971, с. 146-153.

41. Ильченко В.И. Мельничные, крупяные и элеваторные машины. -М.: Заготиздат, 1938, 483 с.

42. Ильченко В.И. Анализ подвижности продукта и производительности на ситах разных типов. -М.: Госторгиздат, 1938, 49 с.

43. Казаков Е.Д. Методы определения качества зерна. М.: Колос, 1967, 286 с.

44. Касандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970, 104 с.

45. Киреев М.В. Исследование процессов очистки и сортирования семян внутренней поверхностью быстровращакщегося цилиндра.- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Л., 1962, 233 с.

46. Киреев М.В. К анализу работы цилиндрического решета. -"Записки ЛСХИ", т.85. -Л., 196I, с. 2II-2I9.

47. Киреев М.В., Травина Г.Е. Обоснование основных параметров ротационного ворохоочистителя. "Записки ЛСХИ", т.174, -Л., 1972, вып. I, с. 73-77.

48. Киреев М.В., Бовыкин В.Л. Критерий технологической эффективности решетных сепараторов. -"Записки ЛСХИ", т.174. Л., 1973, вып. I, с. 65-68.

49. Киреев М.В. и др. Результаты испытания цилиндрического сепаратора в производственных условиях. -"Записки ЛСХИ", т.174. -Л., 197^, вып. Т, с. 69-72.

50. Киреев М.В. Исследование процессов очистки и сортирования семян внутренней поверхностью бьтстровращаюшегося цилиндра. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Л., 1962, 17 с.

51. Киреев М.В., Травина Г.Р. К анализу рабочего процесса цилиндрического решета ворохоочистителя. -"Записки ЛСХИ", т.149. -Л., 1970, вып. I, с. 19-26.

52. Ковалев H.A. Эффективность внедрения новой техники на зерно-перерабатывающих предприятиях. М.: Колос, 1975, 80 с.

53. Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. М.: Машиностроение, 1976, 784 с.

54. Кожуховский Н.Е. Зерноочистительные машины. -М.:Машиностроение, 1965, 220 с.

55. Куприц Я.Н. и др. Технология переработки зерна /мукомольное, крупяное и комбикормовое производство/. -¥.: Колос, 1965,504с.

56. Левенсон Л.Б. Машины для обогащения полезных ископаемых. Их теория, расчет, проектирование. -М.-Л.:Госмашметиздат, 1933, 802 с.

57. Левенсон Л.Б. Спиральный сепаратор. -"Труды Механобр",вътп.2. -Л., 1925, с. 13-17.

58. Летошнев М.Н. 0 движении зерна внутри горизонтально вращающегося цилиндра. -"Труды ЛИМСХ", вып.УП. -Л., 1950, с. 7-54.

59. Летошнев М.Н. 0 применимости вращающейся цилиндрической поверхности к очистке и сортированию семян. -"Труды ЛИМСХ", вып.IX. Л., 1953, с. 5-32.

60. Летошнев М.Н. Применение вариационной статистики к задачам сепарирования сыпучего тела. -"Труды ЭДДУ", вып. 2. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1937, с. 11-58.

61. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. -М.-Л.:Сельхозгиз, 1949, 856 с.

62. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Теоретическая механика. Ч.Ш. -Л.-М.: ОНТИ, 1934, 624- с.

63. Мачихина. Л.И. Очистка риса-зерна. -М.: Колос, 1981, 127 с.

64. Методические указания по определению экономической эффективности использования в системе Министерства заготовок СССР новой- техники, изобретений и рационализаторских предложений. -М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1979, 43 с.

65. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. -М.: Наука, 197I, 576 с.

66. Неронов Н.П. 0 теории барабанного сепаратора и некоторых его аналогиях. -"Записки Ленинградского горного института",т.XI'.-Л.: ГОНТИ, 1939, вып. 3, с. 19-27.

67. Осенний P.M. К вопросу о критическом числе оборотов шаровых мельниц. Сб. научных трудов Московского горного института,вып. I. -М., 1935, с. 359-378.

68. Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых производств. П/р Соколова А.Я. -М.:Машиностроение, 1969,639 с.

69. Прокофьев И.П. Давление сыпучего тела и расчет подпорных стенок. -М.: Госстроиздат, 1947, 143 с.

70. Проспект машины МГПЗ-74, НРБ, 1978.

71. Проспект фирмы "АБ Линде Машинер", Швеция, 1978.

72. Проспект фирмы "Шуле", ФРГ, 1964.

73. Проспект фирмы "Сатаке", Япония, 1977.

74. Правила организации и ведения технологического процесса, на мельницах. -М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1978, 114 о.

75. Прикладная статистика. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. СТ СЭВ 1190-78. М., 1978, 37 с.

76. Резниченко М.Я. Вопросы теории цилиндрических барабанов зерноочистительных машин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1964, 25 с.

77. Резниченко М.Я. Вопросы теории цилиндрических барабанов зерноочистительных машин". "Труды ВИПХОМ", вып. 18. - М.: ЦБТИ, 1963, 58 с.

78. Резниченко М.Я. Цилиндрические барабаны зерноочистительных машин. М.: Машиностроение, 1964, 216 с.

79. Романенко В.К. Исследование очистки риса-зерна от примесей в условиях хлебоприемных предприятий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1978, 187 с.

80. Савин А.Д. Изыскание и исследование рабочих органов к цилиндрическим. решетам для очистки семян риса от трудноотделимых сорняков. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Краснодар, 1971, 23 с.

81. Савин А.Д. Цилиндрическое решето для очистки семян риса отпросянок. -Сб. трудов Кубанского СХИ, вып. 30,1970,с.162-164.

82. Саймон Э.Д. Физические основы мукомолья. M.-Ji. :Снабтехиздат, 1932, 136 с.

83. Создать машину для калибрования мелкой фракции риса-зерна, получаемой в зерноочистительном отделении рисозавода. Отчет ВНИИЗ, № Гос. регистрации 8I03I880. М., 1981, 65 с.

84. Создать машину для калибрования: мелкой фракции риса-зерна, получаемой в зерноочистительном отделении рисозавода. Отчет ВНИИЗ, № Гос. регистрации 8I03I880. -М., 1982, 78 с.

85. Соколов А.Я. Машины для очистки и транспорта зерна. -М.:Машиностроение, 1957, 375 с.

86. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. М.: Колос, 1975, 495 с.

87. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.:Физматгиз, I960, 243 с.

88. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. П/р Крас-ниченко A.B., т.2. -М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962, 862 с.

89. K&mirisH E. CLkcl&jicl шсЛа zLcuina ро скг^сь^асулъ sitie ofaotcnvym-Вш£. Ргас naaJk ScLcUuütyZtyeh (J-rtst. ВаАоияг. 771есЛсиъ. E£e£tb. IXfabSZCUifa.), 1976, Л/8, s. 171-245.

90. KrtoxJi tícuis. РгсгШрсе/г d&i SceSvsug und, d&iea. pbOÁU&che OLrvw&i-cUuuj <si d&b ti ~ "TTlctMe-, /078, 115, sí 8, 109- 411.

91. Xotbüiwd. J. F. Fßotüt mMUsvçf¿twexfcvt and ¿ondotb. The 71лъЫеыъ fuM. со.,

92. Stuuüj on, sefßiaatui^ бу. t¿s¿n^ test гссе gzcutez. p.3. G-otoX. , y^utvasAita R., ■ Мсрсу&ъ Я., fllozito T. CUvaJ^sls a¡f tfiicÁn&ss gaad&z arid sepaacdisuçj etcuidcuzd. J. Soc. Clçrz. T/lacA., Japan, , ¡9811 wrf. 42, Л/4, f>. 4-99-506.